Armaduras Activas

03. ARMADURAS ACTIVAS

Se entiende por armaduras activas aquéllas mediante cuyo tensado se introducen tensiones previas en el hormigón. En el caso particular de los forjados pretensados, éstos se construyen casi sin excepción con armaduras pretensas, es decir, que se tensan con anterioridad al hormigonado y se anclan posteriormente al hormigón cuando éste ha alcanzado un cierto grado de endurecimiento.

Las armaduras activas de uso habitual en forjados son las siguientes:

ALAMBRE

Es el producto de sección maciza, procedente de un estirado en frío o trefilado de alambrón. Normalmente se presenta en rollos.

Aparte de las especificaciones de la Instrucción EP-80, la calidad, métodos de ensayo y condiciones de aceptación y rechazo figuran en la Norma UNE 36095-85. Alambres de acero para hormigón pretensado, Parte 1 y 36095-80, Parte 2.

En general, los alambres se fabrican en tres tipos superficiales: alambres lisos, alambres ondulados y alambres grafilados. Estos dos últimos tipos se muestran en la figura 15 en sus modalidades más frecuentes.

TORZAL

Es el producto formado por dos o tres alambres enrollados helicoidalmente.

Aparte de las especificaciones de la Instrucción EP-80, la calidad, métodos de ensayo y condiciones de aceptación y rechazo figuran en la Norma UNE 36096-85. Torzales de acero para armaduras de hormigón pretensado, Parte 1 y 36096-84, Parte 2.

•CORDON

Es el producto formado por un cierto número de alambres del mismo diámetro arrollados helicoidalmente alrededor de un alambre central.

Durante muchos años, se dudó en emplear cordones como armaduras pretensas, especialmente por sus condiciones de adherencia. El desarrollo de la prefabricación ha acabado imponiendo su uso por las ventajas tanto técnicas como económicas que representan. Su empleo en forjados queda naturalmente reducido a piezas de cierta magnitud, como es el caso de forjados especiales tales como losas, piezas de sección p, etc.

Aparte de las especificaciones de la Instrucción EP-80, la calidad, métodos de ensayo y condiciones de aceptación y rechazo figuran en la Norma UNE 36098-85. Cordones de 7 alambres de acero para armaduras de hormigón pretensado (Partes 1 y 2)

La relajación  del acero a longitud constante, para una tensión inicial pi=fmáx estando la fracción  comprendida entre 0,5 y 0,8 y para un tiempo t, puede estimarse con la siguiente expresión:

log = log (p/pi)=K1+K2log t

donde:

• p Pérdida de tensión por relajación a longitud constante al cabo del tiempo t; en horas

• K1, K2 Coeficientes que dependen del tipo de acero y de la tensión inicial (figura 38.9)

Figura 38.9

El fabricante del acero suministrará los valores de la relajación a 120 h y a 1.000 h, para tensiones iniciales de 0,6; 0,7 y 0,8 de fmáx a temperaturas de 20º±1ºC y garantizará el valor a 1.000 h para  = 0,7.

Con estos valores de relajación pueden obtenerse los coeficientes K1 y K2 para =0,6; 0,7 y 0,8.

Para obtener la relajación con otro valor de  puede interpolarse linealmente admitiendo para =0,5; =0.

Como valor final f se tomará el que resulte para la vida estimada de la obra expresada en horas, o 1.000.000 de horas a falta de este dato

2- Diagrama Tensión-Deformación

El diagrama tensión-deformación resulta de la representación gráfica del ensayo de tracción, normalizado en UNE-EN 10002-1, y que consiste en someter a una probeta de acero normalizada a un esfuerzo creciente de tracción según su eje hasta la rotura de la misma. El ensayo de tracción permite el cálculo de diversas propiedades mecánicas del acero.

La probeta de acero empleada en el ensayo consiste en una pieza cilíndrica cuyas dimensiones guardan la siguiente relación de proporcionalidad:

L0= 5.65 x √S0

Donde L0 es la longitud inicial, S0 es la sección inicial y D0 es el diámetro inicial de la probeta. Para llevar a cabo el ensayo de tracción, las anteriores variables pueden tomar los siguientes valores:

D0 = 20 mm, L0 = 100 mm, o bien,

D0 = 10 mm, L0 = 50 mm.

El ensayo comienza aplicando gradualmente la fuerza de tracción a la probeta, lo cual provoca que el recorrido inicial en la gráfica discurra por la línea recta que une el origen de coordenadas con el punto A.

Hasta llegar al punto A se conserva una proporcionalidad entre la tensión alcanzada y el alargamiento unitario producido en la pieza. Es lo que se conoce como Ley de Hooke, que relaciona linealmente tensiones con las deformaciones a través del modulo de elasticidad E, constante para cada material que en el caso de los aceros y fundiciones vale aproximadamente 2.100.000 Kg/cm2.

Novedad Legislativa:

Instrucción de Acero Estructural (EAE)

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Otra particularidad de este tramo es que al cesar la solicitación sobre la pieza, ésta recupera su longitud inicial. Es decir, se comporta de manera elástica, y el punto A se denomina Límite de Proporcionalidad.

Pasado el punto A y hasta llegar al punto B, los alargamiento producidos incluso crecen de manera más rápida con la tensión, y se cumple que al cesar la carga, la pieza recupera de nuevo su geometría inicial, es decir, se sigue comportando elásticamente. El punto B marca el límite a este comportamiento, y por ello al punto B se le denomina Límite Elástico.

Traspasado el punto B el material pasa a comportarse de manera plástica, es decir, que no recupera su longitud inicial, quedando una deformación remanente al cesar la carga. De esta manera, el proceso de descarga se realiza siguiendo la trayectoria según la línea punteada mostrada del diagrama tensión-deformación, que como se ve, corta al eje de deformaciones, ΔL/L0, a una cierta distancia del origen, que se corresponde con la deformación remanente que queda. Concretamente, el punto B o Límite Elástico es aquel que le corresponde una deformación remanente del 0.2%.

Si se sigue aplicando carga se llega al punto identificado en la gráfica como C, donde a partir de aquí y hasta el punto D, las deformaciones crecen de manera rápida mientras que la carga fluctúa entre dos valores, llamados límites de fluencia, superior e inferior. Este nuevo estadio, denominado de fluencia, es característico exclusivamente de los aceros dúctiles, no apareciendo en los aceros endurecidos.

Más allá del punto de fluencia D es necesario seguir aplicando un aumento de la carga para conseguir un pronunciado aumento del alargamiento. Entramos ya en la zona de las grandes deformaciones plásticas hasta alcanzar el punto F, donde la carga alcanza su valor máximo, lo que dividida por el área inicial de la probeta proporciona la tensión máxima de rotura o resistencia a la tracción.

A partir del punto E tiene lugar el fenómeno de estricción de la probeta, consistente en una reducción de la sección en la zona de la rotura, y el responsable del periodo de bajada del diagrama, dado que al reducirse el valor de la sección real, el valor de la carga aplicado a partir del punto E también se va reduciendo hasta alcanzar el punto F de rotura.

3- Límite elástico y Resistencia a la tracción

La determinación de las propiedades mecánicas en el acero, como el límite elástico (fy), la resistencia a tracción (fu), así como de otras características mecánicas del acero como el Módulo de Elasticidad (E), o el alargamiento máximo que se produce en la rotura, se efectuará mediante el anteriormente definido ensayo de tracción normalizado en la UNE-EN 10002-1.

El valor de la tensión última o resistencia a la tracción se calcula a partir de este ensayo, y se define como el cociente entre la carga máxima que ha provocado el fallo a rotura del material por tracción y la superficie de la sección transversal inicial de la probeta, mientras que el límite elástico marca el umbral que, una vez se ha superado, el material trabaja bajo un comportamiento plástico y deformaciones remanente.

En la sección ANEXOS de este tutorial se pueden consultar los valores del límite elástico y la resistencia a tracción para las distintas calidades de aceros según las normativas europea y americana.

Se adjunta tabla con los valores de la resistencia a la tracción, así como del límite elástico y dureza, según la norma americana AISI:

A continuación, en estas otras tablas se recogen también las especificaciones correspondientes al límite elástico (fy) y resistencia a tracción (fu) para los distintos tipos de acero según se indican en la Instrucción de Acero Estructural (EAE) española.

• Aceros no aleados laminados en caliente:

Límite elástico mínimo y Resistencia a tracción (N/mm2)

Tipo Espesor nominal de la pieza, t (mm)

t ≤ 40 40 < t ≤ 80

Límite elástico, fy Resistencia a tracción, fu Límite elástico, fy Resistencia a tracción, fu

S 235 235 360 < fu < 510 215 360 < fu < 510

S 275 275 430 < fu < 580 255 410 < fu < 560

S 355 355 490 < fu < 680 335 470 < fu < 630

En los siguientes apartados se definen las características resistentes para los aceros con

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